Guía Definitiva de Tablas de Verdad de Compuertas Lógicas

Los sistemas digitales están en la cima de la tecnología humana. Tales sistemas usualmente contienen un microcontrolador o computadora que almacena, procesa y comunica información en forma digital.

Pero esa es solo la superficie.

Los circuitos digitales intercambian información en forma de dígitos binarios, 1s y 0s. Además, las compuertas lógicas sientan la base que creó la masa de circuitos lógicos digitales que tenemos hoy.

Sin embargo, si quieres una comprensión más profunda de una tabla de verdad básica de compuerta lógica, debes estar familiarizado con la lógica booleana.

Afortunadamente, escribimos este artículo para contarte todo sobre compuertas lógicas, entradas binarias, operaciones lógicas y combinaciones de entrada.

¡Así que prepárate y empecemos!

¿Qué es una Compuerta Lógica y Tabla de Verdad?

En el mundo digital, una compuerta lógica XOR es un conjunto de transistores que trabajan juntos para manejar funciones booleanas estándar.

Además, es una herramienta que produce un único nivel de salida mientras combina los niveles de entrada. Así, lógica 1 significa alto, mientras que lógica 0 significa bajo.

Con las diferentes combinaciones de funciones matemáticas de salida binaria, puedes realizar plenamente la forma de un sistema digital.

¿Cómo Funciona?

Varias computadoras pueden realizar operaciones complejas debido a la interrelación de una compuerta lógica digital.

Los fabricantes implementan compuertas básicas a través de moléculas, transistores, óptica, diodos y relés. Incluso por diferentes elementos mecánicos. Por esta razón, puedes pensar en las compuertas lógicas como circuitos electrónicos.

Puedes construir compuertas lógicas en diferentes formas como circuitos integrados de pequeña escala (SSI), circuitos integrados de muy gran escala (VLSI) y circuitos integrados de gran escala (LSI).

Además, puedes acceder a las salidas e entradas de todas las compuertas de tus dispositivos electrónicos integrados, así como las conexiones externas – similar a compuertas lógicas individuales.

Tabla de Verdad

Una tabla de verdad contiene las diferentes combinaciones de variables de entrada. También muestra las variables de salida correspondientes.

Además, la tabla de verdad explica cómo la salida de la compuerta del circuito lógico responde a diferentes niveles de lógica de entrada.

En esta tabla, los niveles de voltaje son lógica 1 y lógica 0. Además, tenemos dos niveles de lógica: lógica negativa y lógica positiva.

Lógica Alta y Lógica Baja

Todas las entradas y salidas de compuertas lógicas simples tienen dos niveles: ENCENDIDO y APAGADO, ALTO y BAJO, VERDADERO O FALSO, o 1 y 0.

Para un sistema de lógica positiva, el nivel de voltaje más alto es 1, mientras que el nivel de voltaje más bajo es 0.

Sin embargo, en el sistema de lógica negativa, el nivel de voltaje más alto es 0, mientras que el nivel de voltaje más bajo es 1.

Pero, cuando consideras la lógica TTL (transistor-transistor logic), puedes ver el estado bajo como 0 voltios y el estado alto como cinco voltios.

Tipos de Compuertas Lógicas

Tenemos siete tipos principales de compuertas que puedes combinar para integrar todo tipo de componentes digitales. Echemos un vistazo más de cerca a los siete tipos de compuertas lógicas y cómo operan.

Compuerta AND

La compuerta AND necesita dos o más entradas para operar y solo produce una única salida. La compuerta AND producirá una salida de lógica 1 cuando todas las entradas estén en estado de lógica 1.

Del mismo modo, produce una salida de lógica 0 cuando todas las entradas están en estado de lógica 0.

El signo para representar operaciones AND es "." o ningún símbolo en absoluto.

Además, si tienes entradas X e Y, las entradas de la compuerta AND pueden expresar la salida como Z = XY. También puedes llamar a los tipos de compuerta AND "compuerta todo o nada".

Aquí están los símbolos lógicos y tablas de verdad de compuertas AND de tres entradas y dos entradas.

Tabla de Verdad

Además, puedes realizar compuertas AND discretas usando transistores o diodos.

Puedes representar las entradas X e Y como 0V o +5V respectivamente. Además, Z representa la salida.

Para los diodos de la compuerta AND, si ambas entradas tienen el mismo valor, X = +5V e Y = +5V, los diodos estarán en condición OFF.

Por esta razón, la corriente no fluirá a través del resistor. Por tanto, no habrá caída de voltaje. Así, la salida es Z = +5V.

Del mismo modo, si ambas entradas son = 0V, los diodos en paralelo estarán en condición ON. Así, los diodos se comportarán como cortocircuitos. Además, la salida coincide con 0V.

Compuerta OR

Al igual que la compuerta AND individual, la compuerta OR tiene dos o más entradas y produce una única salida.

Sin embargo, la compuerta OR producirá una salida de lógica 1 si una de sus entradas está en estado de lógica 1. De manera similar, producirá una salida de lógica 0 si una de sus entradas está en estado de lógica 0.

En otras palabras, una compuerta OR es un único dispositivo que da 1 como salida mientras una de sus entradas sea 1. El signo usado para representarla es "+".

Así, si tenemos X e Y como entradas, puedes representar la salida como Z = X + Y. También puedes llamar a la compuerta OR la "compuerta cualquiera o todas".

Aquí están los símbolos de compuertas lógicas y tablas de verdad para compuertas OR de tres entradas y dos entradas:

Tabla de Verdad

Tabla de Verdad

Además, puedes realizar compuertas OR discretas usando transistores o diodos. Las entradas X e Y son 0V o +5V respectivamente. Además, Z representa la salida.

Ambos diodos estarán en condición OFF si ambas entradas tienen el mismo valor, X = 0V e Y = 0V. Así, deteniendo la corriente de fluir a través del resistor. Como no hay caída de voltaje, la salida es Z = 0V.

Además, si ambas, o cualquiera de las entradas = +5V, los diodos en paralelo estarán en condición ON y funcionarán como cortocircuitos.

Compuerta NOT

La compuerta NOT invierte sus entradas a su opuesto. Por esta razón, también podemos llamarla inversor. La compuerta NOT tiene solo una entrada y una salida paralela.

La salida de este dispositivo es siempre el complemento de la entrada. Así, si tenemos una entrada de lógica 0, la compuerta NOT producirá una salida de lógica 1 y viceversa.

El símbolo "−" representa la operación NOT. Puedes leer la operación NOT como Z = X barra cuando 'X' representa la variable de entrada y 'Z' representa la variable de salida; puedes leer la operación NOT como Z = X barra.

Aquí está el símbolo lógico y tabla de verdad de la compuerta NOT:

Tabla de Verdad

Las entradas representadas por X son 0V o +5V. Z también representará la salida. Así, cuando la entrada X iguala 0V, el transistor (Q1) se polariza inversamente y permanecerá OFF.

Por esta razón, la corriente no fluirá a través del resistor. Como no hay caída de voltaje, la corriente de salida (Z) coincide con +5V.

Compuerta NAND

La compuerta NAND es la primera compuerta universal. Las compuertas universales pueden realizar circuitos lógicos por sí solas.

Esta compuerta puede realizar tres funciones lógicas primarias – AND, OR y NOT. Además, la compuerta NAND es una fusión de las compuertas NOT y AND.

El símbolo "—" expresa las operaciones NAND. La compuerta NAND producirá una salida de lógica 0 solo si cada entrada tiene un nivel de lógica 1.

Aquí está el símbolo y tabla de verdad de la compuerta NAND de dos entradas:

Tabla de Verdad

Cuando la entrada X e Y de la compuerta NAND discreta igualan +5V, ambos diodos estarán en estado OFF. Además, el transistor (Q1) recibirá suficiente impulso de base del suministro del resistor. Así, el transistor estará ON, y la salida coincide con 0V.

Compuerta NOR

NOR significa NOT OR, lo que hace la compuerta NOR una combinación de compuerta NOT y OR. La compuerta NOR es la segunda compuerta universal. Aquí, la compuerta NOR solo producirá una salida de nivel lógico 1 en un nivel lógico 0.

Además, para otras combinaciones de entradas, la salida permanece en nivel lógico 0. Aquí está el símbolo y tabla de verdad de la compuerta NOR:

Tabla de Verdad

Compuerta AND de dos entradas. Las entradas representadas X e Y pueden ser 0V. Así, los transistores Q1 y Q2 permanecen OFF. Por esta razón, no fluye voltaje a través del resistor. Como no habrá caída de voltaje, la corriente de salida (Z) coincide con +5V.

Sin embargo, si cualquiera de las entradas iguala +5V, o ambas entradas coinciden con 5V, los transistores similares se mantienen ON. Así, la corriente de salida se relaciona con tierra y = 0V.

Compuerta EXCLUSIVE-OR (XOR)

La compuerta Ex-OR es un circuito lógico con dos entradas y una única salida. Toma el estado de lógica 1 si cualquiera de sus dos entradas toma el estado de lógica 1 o si ambas entradas están en estado de lógica 1.

Además, la salida toma un estado de lógica 0. Puedes usar la compuerta Ex-OR como un inversor. Y para hacer esto, tienes que conectar un terminal de entrada a lógica 1.

Aquí está el símbolo y tabla de verdad:

Tabla de Verdad

Compuerta EXCLUSIVE-NOR (XNOR)

La compuerta X-NOR es la fusión de la compuerta X-OR y NOT. También tiene un concepto de dos entradas y una única salida.

La X-NOR tendrá una salida de lógica 1 cuando ambas entradas estén en lógica 0 o lógica 1. La salida sería lógica 0 si una parte de la entrada es 1 mientras la otra es 0.

Además, puedes llamar a esta compuerta la compuerta de coincidencia. ¿Por qué? ¡Simple! Solo produce salida (1) si las entradas coinciden.

También puedes usar esta compuerta como inversor uniendo dos terminales de entrada a lógica 0.

Aquí está el símbolo:

Conclusión

Millones de compuertas lógicas tienen cada una su aplicación única. La compuerta AND funciona como compuerta habilitadora que permite que los datos procesen a través de un canal. Además, la compuerta OR ayuda a detectar más de un evento en un circuito.

El tipo de compuerta NOT funciona como inversor en la mayoría de circuitos, mientras que la compuerta NAND tiene uso universal en casi todos los circuitos. La compuerta NOR también es universal, y las compuertas XOR y XNOR realizan operaciones aritméticas y ayudan en detección de paridad y cifrado en circuitos, respectivamente. Bueno, esto resume el artículo. Si tienes preguntas, siéntete libre de contactarnos y estaremos felices de ayudar.